DE2247460A1 - Elastische reflex-kupplung - Google Patents

Elastische reflex-kupplung

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DE2247460A1 DE19722247460 DE2247460A DE2247460A1 DE 2247460 A1 DE2247460 A1 DE 2247460A1 DE 19722247460 DE19722247460 DE 19722247460 DE 2247460 A DE2247460 A DE 2247460A DE 2247460 A1 DE2247460 A1 DE 2247460A1
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Description

DR. RICHARD GUWE DiPL.-ING. KLAUS DELFS DR. WALTER MOLL PATENTANWÄLTE
2 HAMBURG 52, WAITZSTR. 12
P 6575/72
LORD CORPORATION, Erle, Pennsylvania, USA
ELASTISCHE REFLEX «KUPPLUNG
SS SS SS ^S SS 25 ^S 23 SS SS! 2 SJ JJJ ^S SS 33 SS S3 SS SS SS SS 55 ^5 S3 SS —3 SS SS St S3 SS 5ä!3i5!£S SS SS SS Ss S ZS !S SS SH ZS £■ SSnSMtS!
Die Erflindüng betrifft eine elastische Reflex-Kupplung mit im Abstand zueinander angeordneten Gliedern, die im Abstand zueinander angeordnete, die Belastung tragende Oberflächen haben«
Derartige elastische Kupplungen oder genauer gesagtf elastische Reflex-Kupplungen bewirken e wenn sie in
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axialer Richtung auf Zusammendrückung belastet werden, eine relative Drehung zwischen den entgegengesetzten Enden der Kupplung. Venn die Belastung fortgenommen wird, kehrt die Kupplung in ihre ursprüngliche unbelastete Stellung und zwar axial und verdrehungsmässig, zurück·
Eine solche Reflex-Kupplung hat viele Anwendungen· Eine spezielle Anwendung, die zur Entwicklung des Erfiiidungs ge danken s führte, ist eine Drehungs-Kompensatlons-Kupplung für das künstliche Bein eines Amputierten. Während des Gehens oder wan irrend einer anderen Art der Aufbringung vop Gewicht durch den Amputierten auf ein künstliches Bein bildet sich zwischen den natürlichen und den künstlichen Teilen des Beins eine Verdrehungs- oder Verwindungsbeanspruchung um die Längsachse des Beines aus. Venn diese nicht erleichtert oder ausgeglichen wird, kann sie für den Amputierten ernsthafte Beschwerden erzeugen. Während eine Erleichterung dieser Beanspruchung dahin strebt, diese Beschwerden auf ein Mindestmaas einzuschränken, ist ein Ausgleich vorzuziehen, der die Beanspruchung völlig zum Verschwinden bringt.
Unter Berücksichtigung dieses Gesagten iit es Auf-
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gäbe der Erfindung, eine elastische Reflex-Kupplung zu schaffen, die auf eine axiale zusammendrückende Belastung hin positiv eine relative Drehung zwischen entgege ng esetzten Enden der Kupplung um die Zusammendrückungsachse erzeugt«
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kupplung zu schaffen, die, wenn die Belastung araa ihr genommen wird, positiv in ihre ursprüngliche unbelastete Stellung zurückkehrt, so dass sie vcLne wiederholbare Betätigung der Kupplung ermöglicht.
Ein weiterer Erfindungsgegenstand besteht darin, eine elastische Kupplung für ein künstliches Bein eines Amputierten zu schaffen, die Verdrehrangsbeanspruchungen zwischen den natürlichen und den künstlichen Teilen des Beines ausgleicht.
Die Erfindung hat weiter die Schaffung einer elastischen Reflex-Kupplung zum Gegenstand, die darauf beruht, dass eine Umfangsdrehung elastischer Körper eintritt, wenn eine axiale Zusammendrückbelastung aufgebracht wird und zur. Folge hat, dass zwischen entgegengesetzten Enden der Kupplung eine positive relative Drehung eintritt, - -■■ - Iv·.--'
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Kurz gefasst werden die Aufgaben der Erfindung erfüllt durch eine elastische Reflex-Kupplung, die im Abstand zueinander angeordnete Glieder enthält, welche einander gegenüberliegende, die Belastung tragende Oberflächen haben· Eine Vielzahl von länglichen elastischen Körpern ist symmetrisch im gegenseitigen Abstand um eine Drehachse so angeordnet, dass sie die zusammendrückenden Belastungen zwischen den die Belastung tragenden Oberflächen der im Abstand angeordneten Körper aufnehmen· Die Körper sind im wesentlichen identisch miteinander· Sie werden, wenn die im Abstand angeordneten Glieder unter Zusammendrtickungsbelastung stehen, so zusammengedrückt, dass sie federnd axial verformt werden, während sie sich in Umfangrichtung ausdehnen. FlügeIelernente werden von wenigstens ei« nein, vorzugsweise beiden im Abstand angeordneten Glieder zwischen ihren die Belastung tragenden O-berflachen getragen und sind federnd so vorgespannt, dass sie in den Umfang der elastischen Körper eingreifen. Sie wirken dabei so mit ihnen zusammen, dass sie auf die Ausdehnung der elastischen Körper so reagieren, dass sie eine relative Drehung zwischen den im Abstand angeordneten Glieder um die Drehachse verursachen·
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Einige Erfiiidungsge genstände sind aufgezählt worden, andere werden offenbar werden so, wie die Beschreibung fortschreitet, wenn man sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen nimmt» In diesen bedeuten :
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer elastischen Reflex-Kupplung nach der Er«· findung,
Fig. 2 eine verkleinerte Teilmnn±ag<szeichnung der elastischen Reflex-Kupplung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine verkleinerte Schnittansicht, im wesentlichen entlang der Linie 3-3 der Fig. 1,
Fig. k eine Schnittansicht im wesentlichen entlang der Linie k - k der Fig. 3 und
Fig. 5 und 6 ' graphisdhfe -Darstellungen der
Kraft / Verfonaungs- und der Ksaät / Verdrehungskennlini© einer elastischen Reflex-Kupplung aaeh der Erfindung»
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Unter Bezugnahme auf die verschiedenen Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen benutzt sind, um gleiche Teile zu kennzeichnen, wird in Fig. 1 eine elastische RefIAx-Kupplung nach der Erfindung gezeigt, die im wesentlichen mit 10 bezeichnet ist. Sie ist »wischen voneinander im Abstand angeordneten Lastübertragungsgliedern 11 und 12 montiert. Die Geometrie der Kupplung 10 ist im wesentlichen zylindrisch und hat ein niedriges Profil mit planparallelen Endstücken, an welchen ohne weiteres die Lastübertragungsglieder 11 und 12 angebraahfc werden können.
Die elastische Reflex-Kupplung 10 besteht, wie am besten in Fig. 2 dargestellt ist, aus koaxial im Kreis angeordneten voneinander im Abstand gehaltenen Gliedern 1.3 und lh» Diese besitzen einander gegenüberstehende, plane, die Belastung tragende Oberflächen 15 und 16. Eine Mehrzahl von drei im Abstand angeordneten, im wesentlichen sektorförmigen Flügeln 18 und 20 sind symmetrisch um eine Drehachse 21 angeordnet. Diese Drehachse 21 i>e* bestimmt durch die koaxialen Mittelpunkte der im Kreis im Abstand zueinander angeordneten Glieder 13 und Ik und geh* durch diese Mittelpunkte hindurch. Die Flügel 18 und 20 werden fest jeweils von den Gliedern 13 und 1k getragen, aber versetzt zueinander,
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Pig· 2. In der vorliegenden Ausfuhrungsform sind die Flügel 18 und 20 als mit den jeweiligen Gliedern 13 und ."\h aus einem Stück bestehend gezeigt. Die Flügel 10 und 20 können aber auch einzeln für sich bestehen und auf andere Weise auf den Gliedern 13 und 14 befestigt sein· Äcrah kann eine andere geometrische Gestalt als die Sektorform angewendet werden* Mit den einander überlageimd angeordneten Gliedern 13 und 14 erlaubt die versetzte Stellung im Abstand zueinander der Flügel 18 und 20, dass sie ineinander eingefügt werden können, Fig, 1 und 3· Zusätzlich sollte betont werden dass die Flügel 18 und 20 genügend klein sind, um eine begrenzte relative Drehung der Glieder 13 und "\h gegeneinander um die Drehachse 21 zu erlauben, während sich im zusammengedrückten Zustand befinden, bevor eine Einwirkung eintritt oder sie stumpf gegeneinander gestossen werden·
Xn den entsprechenden gemeinsamen Ecken der sektorförmigen Flügel 18 und 20 sind eine Mehrzahl von drei halbkreisförmigen Ausnehmungen 18 a und 20 a ausgeformt« Sie treffen zusammen mit den entsprechenden kreisförmigen Ausnehmungen 15 a und 16 a in den die Belastung tragenden Oberflächen 15 und 16 der Glieder 13 und 14· Aus Fig« 2 und 3 kann
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man sehen, dass die halbkreisförmigen Ausnehmungen 18 a und 20 a sich in den Flügeln 18 und 20 in einander gegenüberliegenden gemeinsamen Eoken befinden. Venn die Glieder 13 und 1k ineinander geschaohtelt sind und in angrenzenden Kanten die Ausnehmungen aneinanderstoesen, Fig· 3, treffen sioh die halbkreisförmigen Ausnehmungen 18 a und 20 a der Glieder 13 und 14 und verbinden siah, so dass sie zylindrisch geformte Aushöhlungen bilden, die symmetrisch um die Drehachse 21 herum angeordnet sind«
Eine Mehrzahl von drei länglichen elastischen Körpern 22 Bind in den zylindrischen Aushöhlungen so angeordnet, dass sie die axialen Zusamtnendrückkräfte aufnehmen zwischen den die Belastung tragenden Oberflächen 15 und 16 der Glieder 13 und Ik parallel zu der Drehachse 21· Auf entgegengesetzte Enden der elastischen Körper 22 sind plane Platten 23 mit einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich, aber etwas kleiner ist als der Dwchmesser der zylindrischen Aushöhlungen, aufgeklebt. Die Platten 23 sichern eine gleiohmässige axiale Belastung der elastischen örper 22, erhalten ihre symmetrischen Anordnungen und verhindern eine Bewegung dvr Enden der elastischen Körper 22 relativ zu den angrenzenden Gliedern 13 und Ik während der relativen Drehung· Diese Verbindung erlaubt ausserdem eine
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leichte Entfernung und Äuswechseüing der elastischen Körper 22.
Die elastischen Körper 22 können, abhängig von den von der Kupplung gewünschten Kennlinien vielerlei Gestalt annehmen· Es ist aber vorteihaft, wenn die elastischen Körper 22 eisan .im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt senHrecht zu ihrer Längsachse haben, damit sie eine grosse, gleieftnässige Umfangsoberfläche bilden, die sie umgibt« In der vorliegenden Ausführung sind die elastischen Körper 22 massiv und im wesentliche^ kugelförmig. Die kugelförmige Gestalt wurde wegen ihrer nicht gleichförmigen Federkonstante, Fig. 5 "ßnd ihrer besonders langen Ermüdungskenndaten gewählt.
Ausser in ein paar Fällen und stets.für einen massiven elastischen Körper ist es wohlbekannt, dass der Körper, wenn eine wxiale Zusammendrückbelastung auf ihn aufgebracht wird, axial zusammengedrückt wird, während er sich in Umfangsrichtung ausdehnt. Die vorliegende Erfindung beruht darauf, dass die Ausdehnung in Umfangsrichtung eine relative Drehung ergibt. Unter Bezug auf Fig. 3 sind die Ränder der Flüfeel 18 und 20 federnd vorgespannt durch den Formschluss mit dem Umfang der elastischen Körper 22. Daher dehnt sich, wenn, wie in Fig. 1 gezeigt, eine axiale Zusammendrückbelastung auf die
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elastischen Körper 22 einwirkt, der Umfang der elastischen Körper 22 aus und bewirkt, dass die Flügel 18 und 20 und die Glieder 13 und Ik relativ zueinander um die Drehachse 21 gedreht werden, wie durch die Pfeile angezeigt ist· Während dieser relativen Drehung unterliegen die elastischen Körper 22 einer Schubverfonnung, welche die Glieder 13 und 14 auf ihre ursprüngliche unbelastete Stellung hin federnd vorspannen. Entsprechend kehren die Glieder 13 und ]k nach Entfernung der axialen Belastung in ihre ursprüngliche Stellung zurück. Sie erlauben auf diese Weise die wiederholbare Betätigung der Kupplung 10,
Die Symmetrie der Kupplung 10 sorgt für gleichmässige axiale Auslenkung und relative Drehung zwischen den Gliedern 13 und 1*1 um die Drehachse 21· Um die relative Drehung um die Drehachse 21 weiterhin zu
sichern, kann ein länglicher Stift 25 dazu benutzt
werden, die Glieder 13 und Ik miteinander zu verbinden. Die verlängerte Achse dieses Stiftes 25
fällt mit der Drehachse 21 zusammen. Zusätzlich
zu der Sicherung der Relativdrehung mm die Drehachse 21 begrenzt der Drehstift 25 ein Schiefstellen oder eine Schrägstellung zwischen den Gliedern 13 und Ik. Eine solche könnte sonst durch eine ungleichmässige oder nicht axiale Belastung der Kupplung 10 verursacht werden.
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Eine Drehfeder 26 oder dergleichen kann benutzt werden, tun die Glieder 13 tnid 14 weiterhin federnd «Anzuspannen in eine ursprüngliche Stellung, in der die Flügel 18 und 20 in Eingriffsstellung mit den entsprechenden elastischen,ESrpern 22 stehen« Die Drehfederist zwischen den tragenden und getragenen Gliedern 13 und 14, Fig« 3 und k, um den Stift 25 angeordnet« Sie hat zwei Enden, die sich radial von der Drehachse 21 aus erstrecken und sich an die entsprechenden Flügel 18 und 20 anlegen· Dadurch spannen sie. die Glieder 13 und 1h in entgegengesetzter Richtung vor und zwar entgegengesetzt zu der Richtung der relativen Drehung, die durch die elastischen Körper 22 auf die Aufbringung einer axialen Belastung hervorgerufen wird. Dadurch sind die Glieder 13 und 14 weiterhin federnd auf die ursprüngliche unbelastete Stellung hin vorgespannt und sichern so die wiederholbare Betätigung der Kupplung 10.
In Fig· 5 und 6 sind die Wirkungskennlinien einer Kupplung nach Art der beschriebenen dargestellt. Nach der obigen Beschreibung braucht die Wirkungsweise der Kupplung nicht im einzelnen erklärt zu werden· Es genügt, zu sagen, dass eine axiale Zusammendrückende Belastung auf die Kupplung 10 bewirkt, dass die elastischen Körper 22 axial zu-
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sammengedrückt werden. Diese axiale Zusammen· drückung wirkt sich in einer Ausdehnung oder Aufblähung der elastischem Körper 22 in Umfangerichtung aus* Während dieser Ausdehnung in Umfangerichtung werden die Flügel 18 und 20 relativ zueinander auseinandergezogen· Dadurch verursachen sie eine AeIaISCvB Drehung zwischen den Gliedern 13 und 14 um die Drehachse 21 ·
Die Kennlinie: Axiale ZusammendrUokkraft gegen axiale Zusammendrückung ist eine Funktion der GrOsse( Gestalt, geometrie und des Elastizitätsmoduls der elastischen Körper· Die Kennlinie! Axiale Zusammendrückung gegen Verdrehung der Kupplung ist eine Funktion der axialen Zueammendrückung von dem Aufblähungsgrad der elastischen Körper und der geometrischen Beziehung der elastischen Körper zu den Flügeln· Entsprechend können die gewünschten Kennlinien einer Kupplung nach der Erfindung durch richtige Wahl und Steuerung der obigen Parameter erzielt werden·
Die Kupplung nach der Erfindung, mit einer Relativdrehung abhängig von der axialen ZusainmendrUckung, ist beschrieben worden. Doch ist offenbar, dass die Kupplung auch in umgekehrter Weise funktioniert·
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In den Zeichnungen und der Beschreibung ist eine vorzugsweise Ausführung beschrieben. Obwohl spezifische Bezeichnungen verwendet wurden, werden sie nur im allgemeinen beschreibenden Sinne verwendet und nicht als Begrenzung.
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Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE ssassassaassaaaasssaasssassaaaa
1. Elastische Reflex-Kupplung mit im Abstand voneinander angeordneten Gliedern, die im Abstand einander gegenüberstehende, die Belastung tragende Oberflächen besitzen, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mehrzahl langgestreckter elastischer Körper (22) aufweisen, die symmetrisch parallel im Abstand zueinander um eine Drehachse (21) in axiale Zusammendrückbelastung tragender Anordnung zwischen den die Belastung tragenden Oberflächen (15 und 16) angeordnet sind, wobei diese Körper im wesentlichen identisch zueinander sind und sich unter axialer ZusammendrUckbelastung axial verformen und in Umfangsrichtung ausdehnen, dass sie ferner Flügel (18, 20) besitzt, die fest von wenigstens einem der Glieder (13, 1*0 zwischen den die Belastung tragenden Oberflächen (15, 16) getragen werden und federnd vorgespannt sind auf eine Umfassung des Umfangs wenigstens eines der elastischen Körper (22), wobei diese Flügel (18, 20) dafür sorgen, dass die Ausdehnung der elastischen Körper (22) in Umfangsrichtung eine Relativdrehung zwischen den Gliedern (13» 1*0 um die Drehachse (21) bewirkt.
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2β Elastische Reflex-Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entgegengesetzte Enden der elastischen Körper (22) mit den entsprechenden tragenden und getragenen Gliedern (I3f 1*0 verbunden sind, sodass sie eine relative Bewegung quer zur Drehachse (21) zwischen ihnen verhindern, wobei diese Körper (22) im wesentlichen identisch zueinander sind und sich unter einer axialen Zusammendru.ck.belastung federnd axial verformen und in Umfangsrichtung ausdehnen, dass eine Mehrzahl von Flügeln (18, 201), getragen durch das Ende der Glieder (13, 14) mit der diametral entgegengesetzten Seite des elastischen Körpers (22) in Berührung stehen, wenn die elastischen Körper (22) sich in Umfangsrichtung ausdehnen, wobei sie schliesslich zusammenwirken, um eine relative Drehung zwischen den Gliedern (I3t 1*0 um die Drehachse (21) hervorzurufen« ,
3, Elastische Reflex-Kupplung nach -Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie voneinander \ getrennte Federn (26) besitzt, weiche die Flügel (18, 20) so vorspannen, dass sie mit den elastischen Körpern (22) zur Anlage kommen·
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k. Elastische Reflex-Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (26) eine Drehfeder ist, die zwischen den Gliedern (13» 1*0 angeordnet und befestigt ist.
5· Elastische Reflex-Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Drehelement (25) besitzt, das die Glieder (13, 1k) miteinander verbindet und die Drehachse (21) festlegt.
6« Elastische Reflex-Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» dass die elastischen Körper (22) massiv sind und quer zur Drehachse (21) einen kreisförmigen Querschnitt haben·
7· Elastische Reflex-Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf entgegengesetzten Enden der elastischen Körper (22) Platten (23) aufgeklebt sind und dass die Glieder (13V 14) Ausnehmungen (18 a, 20 a) besitzen, die in den die Belastung tragenden Oberflächen (i$t 1^) einander gegenüberstehend mn angeordnet sind, dass sie die Platten (23) darin aufnehmen*
8· Elastische Reflex-Kupplung nach Anspruch 7t dadurch
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gekennzeichnet, dass die elastischen Körper (22) massiv und im wesentlichen kugelig sind,
9# Elastische Reflex-Kupplung, dadurch gekannzeichnet, dass sie im Abstand angeordnete Glieder (13» 1*0 besitzt, welche einander gegenüberliegende und im Abstand zueinander stehende, die Belastung tragende Oberflächen (15, 16) haben, wobei eine Mehrzahl länglicher massiver elastischer Körper (22) symmetrisch im Abstand zueinander um eine Drehachse (21) so angeordnet sind, dass sie Zusammendrückbelastungen zwischen den die Belastung tragenden Oberflächen (15, 16) aufnehmen, verbunden mit den entsprechenden ' Gliedern (13» 1*0» um eine Relativbewegung quer zur Drehachse (21) zu verhindern, wobei diese Körper (22) im wesentlichen identisch zueinander sind und sich unter einer axialen Belastung axial verformen und in Umfangrichtung ausdehnen, dass sie ferner eine Mehrzahl von Flügeln (18, 2θ) besitzt, die symmetrisch angeordnet und fest"getragen ist durch jedes der Glieder (13, 1*0, wobei diese Flügel (18, 20) sich im wesentlichen radial von der Drehachse (21) aus zwischen den elastischen Körpern (22) erstrecken und gegeneinander gestaffelt sind,
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sodass sie Ineinander geschachtelt sind, während sie eine begrenzte relative Drehung zwischen den Gliedern (13» 1*0 zulassen, wobei angrenzende Kanten der Flügel (18, 20) an entgegengesetzten Seiten der elastischen Körper (22) sich im wesentlichen dem Umfang der elastischen Körper (22) anpassen und ihm anliegen, wobei die Flügel (18, 20) dafür sorgen, dass die Ausdehnung der elastischen Körper (22) in Umfangsrichtung eine relative Drehung zwischen den Gliedern (13, 14) um die Drehachse (21) bewirkt.
10· Blastische Reflex-Kupplung, dadurch gekennzeichnet, dass sie kreisförmige Glieder (I3, Ik) besitzt, die im Abstand voneinander koaxial angeordnet sind und einander gegenüberliegende plane, die Belastung aufnehmende Oberflächen (15» 16) bilden, wobei die die Belastung aufnehmenden Oberflächen (15, 16) eine Vielzahl einander gegenüberliegender und in einer Linie aneinander liegender Ausnehmungen (18 a, 20 a) haben, die um eine Drohachse (21) symmetrisch angeordnet sind, die durch die koaxialen Mitt&äpunkte dieser Glieder (13, 14) festgelegt ist, dass sie ferner eine Vielzahl von im wesentlichen miteinander identischen, länglichen, massiven
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elastischen Körpern (22) besitzt, welche einen kreisförmigen Querschnitt senkreolit zu Hirer Längsachse besitzen, wobei jeder dieser elastischen Körper (22) unter einer axialen Zusammendrückbelastung federnd axial verformt wird, während er sich in Umfangsrichtung ausdehnt, weiterhin eine plane Platte (23), die auf die entgegengesetzten Enden jedes der elastischen Körper (22) aufgeklebt ist, wobei die elastischen Körper (22) symmetrisch, im Abstand zueinander um die Drehachse (21) so angeordnet sind, dass sie eine Zusammendriickbelastung zwischen den die Belastung tragenden Oberflächen (15» 16) aufnehmen, kann und die Platten (23) in miteinander in einer Linie liegenden Ausnehmungen (18 a, 20 a) aufgenommen werden, sodass dadurch die Glieder (13» 1*0 mit entgegengesetzten Enden der elastischen Körper verbunden sind, wodurch eine relative Verdrehung zwischen ihnen senkrecht zu der Drehachse (21 verhindert wird, dass sie weiterhin eine Mehrzahl von flügeln (-18, 20) besitzt, die symmetrisch angeordnet und fest getragen werden und ineinander geschachtelt sind, wodurch sie eine begrenzte relative Drehung zwischen den Gliedern (13, 14) der elastischen Körper (22) zulassen, indem sie im wesentlichen mit dem
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Umfang: der elastischen Körper (22) übereinstimmen und an ihnen anliegen, wobei die Flügel (18, 20) dafür sorgen, dass die Ausdehnung in Umfangsrichtung der elastisohen Körper (22) eine relative Drehung zwischen den Gliedern (13, 14) um die Drehachse (21) bewirkt·
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DE2247460A 1971-09-30 1972-09-27 Elastische Kupplung, insbesondere für Beinprothesen Expired DE2247460C3 (de)

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